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甲酰胺及其衍生物分子氢键团簇的从头计算研究

金艳玲  
【摘要】: 氢键在生物分子的结构和功能方面都起着非常重要的作用。因而对氢键团簇的研究就显得十分重要。 甲酰胺、N-甲基甲酰胺和N,N-二甲基甲酰胺都是重要的生物分子,分子本身都含有肽键,在分子内可以发生质子转移反应,而质子转移又是最简单和最基本的化学反应之一,所以对这些分子的研究有很重要的生物学意义。 在B3LYP/6-311++G**水平下,通过计算所形成二元团簇的能量来研究水、氨、甲醇、氟化氢等溶剂分子对甲酰胺及其衍生物分子内氢原子转移的催化作用。简单描绘了在有水、氨、甲醇和氟化氢等溶剂分子存在时,甲酰胺及其衍生物分子内氢原子转移的过程。计算表明当有水、氨、甲醇、氟化氢等溶剂分子存在时,甲酰胺与甲酰胺酸之间转变的能垒会降低。而且不同的溶剂分子对甲酰胺、N-甲基甲酰胺和N,N-二甲基甲酰胺的催化能力各不相同。在这四种溶剂分子中,氟化氢的催化作用最强,氨的催化能力最弱。 在MP2/6-31+G**和MP2/6-311++G**水平下对N-甲基甲酰胺-水氢键团簇进行从头计算研究。计算给出所有中性和离子团簇的平衡几何构型,同时给出解离通道和解离能。计算结果表明,在质子化的N-甲酰胺离子中,质子更倾向于连接在N-甲基甲酰胺分子中的氧原子上。对于N-甲基甲酰胺,顺式比反式具有更低的能量。尽管反式N-甲基甲酰胺的能量高于顺式N-甲基甲酰胺的能量,但是因为它可以和水形成双氢键结构,所以,可以更稳定地存在。N-甲基甲酰胺-水团簇电离后,无论反式、顺式均有质子化产物生成。


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